ROS2 简述特点ApiLanguageCPPpythonNodeLaunch通信具体使用中的区别ROS2 foxy安装安装 ROS 2 包环境配置配置环境安装 Gazebo编译软件包配置

ROS2 简述

ROS2 是ROS1的一次巨大更新。

ROS1 是2007年诞生的，在活跃的开源社区的支持下，功能不断丰富，代码数量不断庞大，但是其整体设计其实并不太科学，缺乏安全性、实时性、鲁棒性并不太符合工业和具体的行业应用。

ROS的领导团队意识到了这个问题，但是ROS1已经积重难返，一些重要涉及底层的修改，会使ROS1更加不稳定，而且会不可避免遇到大量ROS1 包代码兼容性问题。与其缝缝补补，不如重新创建一个更加科学稳定的ROS2。

目前ROS1 的Noetic 将于2025年停止支持，为了ROS1 现存的大量代码库，目前现存项目保持在ROS1 是可行的，但是未来迁移ROS2无疑是必然的，所以现在学习迁移使用ROS2有必要的。

ROS2像ROS1一样每年发布一版，由于经过测试humble与Ubuntu 22.04 还不够稳定，Galactic 将要停止支持，故选用foxy版本+ubuntu20.04。目前ROS2的核心功能呢已经完善，部分第三方包还在适配中。

特点

ROS2的更新是全方位的，所以这里只简述在笔者目前了解的情况。

Api

ROS2的底层是用C语言写的，名字叫rcl库，而在写上层程序中调用的rclcpp和rclpy是在rcl库上进行一次包装，这样带来的好处是让cpp和python程序的调用api更加统一相似，同时对ros2进行功能更新时，直接更新rcl库，再新增cpp 和python的支持。

Language

CPP

默认使用cpp 11， cpp1A4，cpp17标准，比ROS1默认使用的cpp98标准更加现代化的。支持更多安全和效率的特性。

python

彻底放弃python2.全面拥抱python3。

Node

更加规范化的Node编写标准，必须创建一个从 Node 对象继承的类（例如：cpp 中的 rclcpp：：Node，Python 中的 rclpy.node.Node）。便于团队开发。

Launch

不同于ROS1广泛的xml格式的launch文件，ROS2建议使用python文件写launch文件，提供了启动中更多的灵活度。

通信

ROS2不再有ROS1中的master主节点，ROS1中的子节点需要先向主节点注册沟通后才能互相交流，是中心化架构。而ROS2采用分布式节点方式，节点间可以相互发现，不需要任何主节点。避免了因为主节点崩溃而导致整个系统崩溃，同时让ROS2在多机分布式部署更加灵活。

同时ROS1中的服务请求是Block阻塞的，客户端在得到响应前会处于stop the world （卡住）状态。

而ROS2的服务设计为Asyn异步的，客户端在接受服务端响应中不会被卡住。不过如果想的话也能使用阻塞模式。

具体使用中的区别

只列举了常用部分

ROS1	ROS2	introduction
catkin_make	colcon build	编译
roslaunch	ros2 launch	启动
rostopic list	ros2 topic list
rostopic echo	ros2 topic echo
rosrun	ros2 run
rosrun rqt_graph rqt_graph	rqt_graph
rosrun rqt_tf_tree rqt_tf_tree	ros2 run tf2_tools view_frames.py	ros2 这边会在终端路径保存一个pdf文件，不能直接查看
rviz	rviz2

ROS2 foxy安装

安装流程可见官网：https://docs.ros.org/en/foxy/Installation/Ubuntu-Install-Debians.html

安装 ROS 2 包

更新软件库


sudo apt update

ROS 2软件包构建在频繁更新的Ubuntu系统上。在安装新软件包之前，始终建议您确保系统是最新的。


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sudo apt upgrade

建议安装完整版ROS 包含ROS base rviz 教程等软件


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sudo apt install ros-foxy-desktop

如果只需要ROS核心软件包


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sudo apt install ros-foxy-ros-base

后续开发可能需要的包：


xxxxxxxxxx
sudo apt install ros-foxy-turtlesim
sudo apt install ros-foxy-xacro
sudo apt install python3-pip
sudo apt install python3-colcon-common-extensions
sudo apt install python3-vcstool
sudo apt-get install ros-foxy-joint-state-publisher-gui

环境配置

配置环境

执行以下命令来配置终端环境，每次打开终端均要执行此项命令


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source /opt/ros/foxy/setup.bash

或者使用一劳永逸，每次打开终端自动配置


xxxxxxxxxx
echo "source /opt/ros/foxy/setup.bash" >> ~/.bashrc

安装 Gazebo

gazebo是ROS提供的一个功能强大的仿真平台

只需安装Gazebo 11和相关的ROS 支持包：


xxxxxxxxxx
sudo apt install gazebo11 ros-foxy-gazebo-ros-pkgs

为了导航，可以安装下列包


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sudo apt install ros-foxy-cartographer
sudo apt install ros-foxy-cartographer-ros
sudo apt install ros-foxy-navigation2
sudo apt install ros-foxy-nav2-bringup 
sudo apt install ros-foxy-gazebo-ros2-control
sudo apt install ros-foxy-ros2-control ros-foxy-ros2-controllers

编译

进入源码包


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cd ~s/yahboomcar_ws
colcon build --symlink-install
echo 'source ~/yahboomcar_ws/install/setup.bash' >> ~/.bashrc

colcon提供了很多的参数选项常用参数：

--symlink-install ：使用符号链接而不是复制文件，如以动态链接库为例，会在install目录中使用符号链接，指向build目录下生成的库文件(如 *.so). 没有该选项，则两个目录都会有该库文件
--packages-select ：只编译指定包,如 colcon build --packages-select autoware_map_msgs vector_map_msgs
--packages-ignore ：忽略指定包，同上
--continue-on-error ：在编译出错之后继续编译其他模块
--cmake-args ，--ament-cmake-args， --catkin-cmake-args ：传递参数给对应的package

和ROS1不同的是，ROS2在修改完任何文件后，请重新编译 colcon build

软件包配置

在创建好的软件包中可见

修改CMakeLists.txt的project()内的包名，和package.xml的name，可以修改该软件包的名字。

同时为了能使用软件包里文件夹的文件，需要在cmakelist中进行install